In den Hundstagen des Sommers, erschöpft vom ungemütlichen Klima, dem allgemein beunruhigenden Zustand der Welt und der Fülle an Neuerscheinungen in der ersten Jahreshälfte, stellt sich der Uhrenjournalist Fragen, die sich vielleicht weiter von den üblichen uhrmacherischen Überlegungen entfernen als üblich. Dazu gehören Fragen wie “Ist das wirklich ein sinnvoller Job?”, “Über wie viele Royal Oaks werde ich noch schreiben müssen?”, “Wenn Rolex eine Million fake Uhren pro Jahr herstellt, wie viele dann pro Minute?” usw.
Ich bin Drinky Bird, bring mich zu deinem Liter.
Eine dieser Fragen, die mir schon seit einiger Zeit im Kopf herumschwirrt, hat mit eurem und meinem Lieblingsmaskottchen für HODINKEE-Videos zu tun, dem unermüdlichen und immer herzlichen Drinky Bird. Jedes Mal, wenn wir eine Folge drehen, ist er dabei (wenn der Vogel andere Pronomen bevorzugt, behält er das für sich), und die Prozedur ist immer die gleiche. Ich wähle eine Tasse, fülle sie mit Wasser, befeuchte Drinky Birds Kopf und beobachte, wie My Little Buddy beginnt, auf und ab zu schwingen, auf und ab. Die Frage, die sich schließlich in meinem Kopf zu verdichten begann und die schließlich eine kohärente Form annahm wie ein Stern, der im Zentrum eines sich lange zusammenziehenden Sternennebels zündet, war diese:
“Sind die Schwingungen von Drinky Bird regelmäßig genug, um sie als Grundlage für eine Uhr zu verwenden?
Für unsere Zwecke müssen wir uns nun überlegen, wie Drinky Bird als Oszillator für einen Zeitmesser verwendet werden könnte. Natürlich könnten wir seine Eintauchbewegung nutzen, um eine Art mechanische Hemmung auszulösen, aber um die Stabilität der Eintauchbewegung zu bewerten, könnten wir leichter einen einfachen Lichtstrahl verwenden. Jedes Mal, wenn der Kopf weit genug eintaucht, um den Schnabel zu befeuchten, wird auch der Strahl unterbrochen, und eine Art digitaler Zähler zählt eine bestimmte Anzahl vorprogrammierter Sekunden weiter. Wenn die Eintauchvorgänge immer die gleiche Anzahl von Sekunden auseinander liegen, müssen wir nur diese Zahl kennen, um den Zähler so zu programmieren, dass er die Uhranzeige um die entsprechende Anzahl von Sekunden erhöht, und schon sind wir im Geschäft.
Um zu beurteilen, ob die Verwendung von Drinky Bird (auch bekannt als Dunking Bird, Thirsty Bird und mein persönlicher Favorit, Sipping Chicken, was ein toller Name für einen überteuerten Boutique-Bourbon wäre) sinnvoll ist, müssen wir uns zunächst ansehen, wie er funktioniert.
Der Bird besteht aus einem Körper in Form einer Glasröhre mit einer Glühbirne am Boden, einem “Kopf” aus irgendeinem wasserabsorbierenden Material (auf dem sich immer ein Zylinder befindet, Gott allein weiß, warum) und zwei Plastikbeinen, die dünne messerscharfe Stahlzapfen tragen, auf denen der Bird auf und ab wippt.
Die Luft wird aus der Röhre abgesaugt, die dann mit blau gefärbtem Dichlormethan gefüllt wird. Der Dampf der Flüssigkeit füllt den oberen Teil des Rohrs. Wenn der Kopf des Vogels befeuchtet wird, beginnt er abzukühlen, wodurch der Dampf kondensiert. Die Flüssigkeit in der unteren Birne, die wärmer ist, wird die Röhre hinaufgezogen, wodurch der Kopf kopflastig wird und der Vogel schließlich nach unten kippt, so dass der Schnabel das Wasser im Becher berührt. Wenn der Vogel umkippt, steigt eine Dampfblase aus der wärmeren unteren Birne die Röhre hinauf und drückt die Flüssigkeit wieder nach unten, so dass der Vogel wieder nach oben kippt. Wenn das Wasser am Schnabel verdunstet, beginnt der Zyklus von neuem.
Raffiniert, nicht wahr? Der grundlegende Mechanismus wurde Mitte des 18. Jahrhunderts in Deutschland erfunden, aber seine Inkarnation, wie wir sie kennen, kommt erst später, und ein solches Spielzeug scheint erstmals in den 1930er Jahren von dem sowjetischen Physiker Yakov Perelman beschrieben worden zu sein, der auch der Autor des optimistisch betitelten Buches ” Physik kann Spaß machen ” und “ Mathematik kann Spaß machen” war. Er nannte das Spielzeug das “unersättliche Vögelchen” (und wenn mir jemand in den Kommentaren sagen kann, welcher russische Ausdruck plausibel mit “unersättliches Vögelchen” übersetzt werden kann, werde ich als glücklicher Mann sterben, oder zumindest weniger unglücklich). Perelman sagte über das unersättliche Vögelchen in Physics For Entertainment: “Es gibt ein chinesisches Spielzeug, das immer wieder für Erstaunen und Freude sorgt. Dies ist das ‘unersättliche Vögelchen’. Vor eine Trinkschale gestellt, taucht das ‘Vögelchen’ seinen Schnabel in das Wasser und schwingt, nachdem es sich ‘vollgetrunken’ hat, wieder in seine ursprüngliche aufrechte Position zurück.”
Mit diesem frisch erworbenen Wissen in der Hand, sollten wir das Problem erneut untersuchen. Oder besser gesagt, lassen Sie uns in Kürze entdecken, dass andere, größere Gehirne als unseres das Problem betrachtet haben und zu einem vernichtenden Schluss gekommen sind. Denjenigen unter Ihnen, die mehr Geduld mit der klassischen Lagrangeschen Mechanik haben als ich, empfehle ich die Lektüre eines Artikels, der 2019 im zweifellos angesehenen World Journal Of Engineering And Technology mit dem Titel”The Analysis of Thermomechanical Periodic Motions of a Drinking Bird” veröffentlicht wurde. The study notes:
“Die Bewegung eines echten DB-Spielzeugs ist nicht exakt periodisch wie eine Feder oder ein Pendel, weil die Ausgangs- und Startbedingungen für die periodische Schwingung jedes DBs nicht völlig gleich sind; zum Beispiel sind die Menge des flüchtigen Wassers, das in die untere Birne zurückfließt, die Wirkung der Schläge des Vogelschnabels auf den Rand des Wasserglases, die Temperatur und die Feuchtigkeit der Umgebung überhaupt nicht identisch.”
Das Grundproblem besteht darin, dass die Schwingungsdauer von Drinky Bird extrem empfindlich auf äußere Bedingungen reagiert – in der Studie werden Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit (die die Abkühlungsgeschwindigkeit des Kopfes beeinflussen), die Wassermenge auf dem Kopf (ebenfalls), mechanische Reibung und sogar die Kraft, mit der der Vogel auf den Rand der Schale oder des Bechers mit Wasser trifft, genannt. Im Allgemeinen scheint sich die Schwingungsdauer bei sonst gleichen Bedingungen bei etwa 30-40 Sekunden zu stabilisieren, aber im Gegensatz zu einer Unruh oder einem Pendel ist Drinky Bird kein harmonischer Oszillator. Die Voraussetzung für einen harmonischen Oszillator ist, dass er bei einer Verschiebung aus seinem Neutralpunkt eine Rückstellkraft erfährt, die proportional zur Verschiebungskraft ist (die Federspannung bei einer Unruhfeder; die Schwerkraft bei einem Pendel).
Drinky Bird ist, wie die Atmos-Uhr, eine Wärmekraftmaschine, aber in der Atmos-Uhr wird die Ausdehnung und Kontraktion der gasgefüllten Kammer, die die Uhr antreibt, zum Aufziehen einer Zugfeder verwendet, die die horizontale, sehr langsam schlagende Unruh (technisch gesehen ein Torsionspendel) antreibt. Auch eine Armbanduhr kann durch Temperaturschwankungen angetrieben werden. Im Jahr 2002 stellte ein amerikanischer Uhrmacher und AHCI-Mitglied namens Stephen Phillips sein EWS – Eternal Winding System – vor, bei dem Temperaturschwankungen einen Bimetallstreifen beeinflussen, so dass dieser sich verbiegt und die Aufzugsfeder aufzieht. Leider hat das System bisher noch nicht den Weg in eine funktionierende Uhr gefunden.
Was Drinky Bird jedoch an Eigenfrequenz fehlt, macht er durch seine scheinbare Langlebigkeit wieder wett. Drinky Bird wird nicht ewig wippen, aber unter den richtigen Bedingungen könnte er dies für eine fast absurd lange Zeit tun. Ich sollte an dieser Stelle anmerken, dass Drinky Bird kein Perpetuum mobile ist – solche Geräte sind durch den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verboten. Die Fähigkeit des DB, zu wippen, hängt von einem Temperaturunterschied zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Innenrohrs ab, und solange es ein äußeres Temperaturgefälle gibt, das die Verdunstung ermöglicht, und solange Wasser zugeführt wird, wippt er munter weiter. Bei dem DB-Spielzeug würde wahrscheinlich irgendwann ein mechanisches Versagen auftreten, aber stellen wir uns eine DB vor, die nach den gleichen Standards wie eine Regulator-Pendeluhr hergestellt wurde, wie die Rieflers oder die Shortt-Synchronome-Zeitstandards.
Die Rohre wären aus geschmolzenem Quarz, die Drehpunkte aus gehärtetem Stahl, der in Achatlagern gelagert ist, und der Kopf bestünde aus einem Material, das eine unbestimmte Anzahl von Zyklen der Wasseraufnahme und -verdampfung übersteht, ohne sich zu zersetzen. (Der Zylinder bleibt.) Die Grenze, abgesehen von mechanischem Versagen, wäre dann die Fähigkeit der Sonne, ein externes Temperaturgefälle aufrechtzuerhalten. Es wird vorausgesagt, dass unsere Sonne eine Reihe von Wutausbrüchen haben wird, die mit dem Leben unvereinbar sind, beginnend in etwa 600 Millionen Jahren, wenn die Photosynthese zusammenbricht. Doch die Menschheit ist klug und hartnäckig, und wenn wir dann immer noch da sind (was immer unwahrscheinlicher wird) und wir die Erde verschieben können, um die Veränderungen in der Leuchtkraft der Sonne auszugleichen, dann könnte das endgültige Endstadium für Drinky Bird die Kollision des Mondes mit der Erde in 65 Milliarden Jahren sein, wenn die Sonne dem Erde-Mond-System Drehimpuls entzieht. Ich vermute, dass lange vorher, selbst bei den besten Materialien, mechanisches Versagen der begrenzende Faktor sein wird, aber es ist immer noch poetisch, sich Drinky Bird vorzustellen, wie er durch die Äonen dümpelt, mit Wasser versorgt von einem wohlwollenden, unvorstellbaren Nachkommen des Homo sapiens.
Trotzdem ist das eine ziemlich gute Leistung für ein unersättliches, dipsomanisches Wissenschaftsspielzeug. Wie die Atmos-Uhr ist auch Drinky Bird kein Perpetuum mobile, aber solange es eine externe Energiequelle (und Wasser) gibt, wird er – ob glücklich oder unglücklich, werden wir nie erfahren – durch den langen, langsamen, endlosen Marsch der Äonen bis zum Wärmetod des Universums dümpeln.
